有机物种类繁多，主要有氨基酸、蛋白质、糖（碳水化合物）、葡萄糖、有机酸、烃类、醇类、醚类、羧酸、苯酚衍生物、胺等。各种不同形式的有机物主要由C、H、O组成，这三种元素占全部有机物的98.5%，另外还存在有少量的N、P、K、Ca等元素。
地下水中以真溶液形式存在的有机化合物含量甚微，多为ppb级，甚至是ppt（parts per trillion）级。近些年来，随着分析技术的发展，人们对地下水微量有机物的污染日益关注，研究的程度也日益加深。按其物理化学性质而言，有机物可分为极性的（离子型的）和非极性的（非离子型的），其中每一大类又可分为挥发性的和非挥发性的。就目前已有资料而言，非极性的难溶挥发性有机物是地下水中危害最大的主要有机污染物。它们多属卤代烃类，是疏水有机物。
地下水到底有多少种有机污染物，目前还不完全了解。但是，根据最近的文献，美国地下水中的化学物质约有200多种，其中有机污染物就占约175种。但另一文献报道，当今世界上有机化合物约200万种，并且以每年25万个新配方这个惊人的速度增长，其中每年有300～500种成为商品，饮用水供水（包括地表水及地下水）中已检出的有机污染物超过1200种，随着调查研究的深入，估计其数目会迅速增加。
就其污染物的种类、污染的范围和其普遍性以及对人类的危害而言，地下水有机污染物已排在所有污染物的首位，引起水文地质学者和环境学者的极大关注。据文献报道，1983年美国环保局对466个地下水供水水源的挥发性有机污染物进行了调查，结果发现，有一种或一种以上者，在大供水系统中占16.8%，在小供水系统中占28%。最常见的两种有机污染物是三氯乙烯（TCE）和四氯乙烯（PCE）。新泽西州及加利福尼亚州已出现大面积的有机污染，由于其浓度较高，几百眼井被迫关闭。新泽西州杰克逊城固体废物堆附近，100眼井因有机污染被关闭，其中含有甲苯（6400 ppb）、酮（3000 ppb）、苯（330 ppb）、二氯甲烷（3000 ppb）等污染物。科罗拉多州某地，浅层潜水有杀虫剂及除草剂的副产物，污染面积达77 km2，许多供水井及灌溉井关闭。荷兰232个地下水抽水站的监测结果说明，共检出113种有机物，其中三氯乙烯检出率达67%，14种有机物的浓度大于100 ppb。
许多有机污染物是有毒物质，它们可引起各种健康问题，甚至是致癌、致畸形、致突变物。但是，人们对它们的认识和了解甚少，因此，饮用水标准中，微量有机污染物也只有几项。据美国环境质量委员会1980年和1981年公布的资料，地下水中所发现的有机污染物有两种（苯和三氟三氯乙烷）对人体致癌，有15种对动物致癌。就地下水中最常检出的三氯乙烯（TCE）和四氯乙烯（PCE）而言，TCE是工业上广泛应用的溶剂，用作去油污剂、致冷剂和熏黄剂，老鼠喂食TCE致癌；PCE也是一种广泛应用的溶剂，应用于干洗及去油污，小白鼠吸入低剂量及高剂量均有明显的肝细胞致癌。
一般来说，许多有机化合物是非水溶性的（脂溶性的），所以其水溶解度很低。即使如此，还有许多有机污染物的溶解度大于饮水最大允许浓度。例如表1-2-2中所列的六种杀虫剂，尽管其溶解度很小，但都大大超过饮水最大允许浓度。
对地下水中有机物质的研究已成为水文地球化学越来越重要的研究内容。Kehew A.E.在其最近所著的《应用水文地球化学》中指出（Kehew A.E.，2001），最近数十年中，在地下水化学研究中最重要的进展就是发现了来源于无意排放的燃料和工业化合物中的有机物已经弥漫了很多含水层，在城市地区尤为严重。该发现在20世纪60、70和80年代是一个渐进的过程，引起了人们对饮用水安全性的极大关注。20世纪90年代，随着人们对含水层中有机污染物分布范围的进一步认识，研究的重点已转移到了对有机污染的治理上。可以这样说，有机水文地球化学已成为水文地球化学的一门新的分支学科，受到了越来越多的重视。
表1-2-2 六种杀虫剂的饮水最大允许浓度及其溶解度